Essais & Simulations 148

MESURES SOLUTION Un

MESURES SOLUTION Un module d’acquisition compact, durci, autonome et connecté Dans la perspective d’offrir au marché une solution alliant le meilleur de la mesure et le meilleur des solutions d’acquisition électronique que PCB Piezotronics s’est associé à Safran Data System pour proposer une solution numérisée, agrégeant les données capteurs au niveau des points de mesure sans perte de qualité. Étapes de conception du produit L’IoT ouvre la voie à de nombreuses nouvelles technologies (par exemple, sans fil ou à faible consommation), pendant que l’électronique continue de gagner en performance tout en réduisant consommation électrique et encombrement. Inspiré par les retours de la communauté des essais en vol, Safran Data Systems a étudié un concept universel multi-applicatif, et au facteur de forme alternatif au boîtier parallélépipédique. Les principaux moteurs du processus d’exploration, présentés ci-après, étaient : faciliter l’installation, faciliter les opérations quotidiennes et minimiser l’intrusion des unités d’acquisition de données. Ce concept se nomme HeimSmall S1. Concevoir des plaques et supports mécaniques de montage spécifiques pour installer les appareils dans le véhicule d’essai est coûteux, prend du temps et affecte la réactivité face aux conditions changeantes. Une forme cylindrique s’adapte bien aux connecteurs cylindriques et permet d’utiliser des supports, pinces ou sangles standard du marché déjà utilisés dans le véhicule lui-même par les ingénieurs d’essai. L’un des principaux objectifs Étapes de conception de la « cellule » était donc de proposer une architecture qui offre toute la polyvalence attendue et répond à des besoins uniques. Le concept de « brique de construction », basé sur des cellules cylindriques accueillant les composants électroniques, permet ainsi au produit d’être modulaire et polyvalent. Son montage/démontage complet est simple et ne nécessite aucun outil. Garder l’appareil aussi petit que possible était une lourde contrainte. Le juste milieu entre la volonté de réduction d’échelle et le type de fonctionnalités à intégrer dans l’appareil a conduit à un diamètre optimal d’environ 24 mm. PRINCIPE DE FONCTIONNEMENT Le produit se compose de plusieurs types de cellules. Les cellules d’acquisition hébergent le frontal de conditionnement du signal analogique (AFE) et le convertisseur analogique-numérique (ADC). Une cellule optionnelle de stockage de données peut être ajoutée dans l’appareil. La source d’énergie peut être de différents types : interne avec batterie (de la pile bouton AA au 18650) ou externe via Power over Ethernet (PoE). La cellule de traitement et de liaison de données gère les communications et la synchronisation avec le système d’essai en réseau pouvant être constitué d’autres HeimSmall S1 ou d’autres briques matériels d’instrumentation de Safran Data Systems, ou bien un appareil mobile (PC, tablette etc.) via des communications filaires ou sans fil. Par ailleurs, le produit possède la capacité 34 I ESSAIS & SIMULATIONS • N°148 • Février - Mars - Avril 2022

MESURES Concept HeimSmall S1 dans un système de test en réseau d’auto-découverte et d’auto-configuration, suivant le comportement par défaut sélectionné par l’utilisateur (par exemple, performances maximales, meilleure gestion de l’énergie…). Du point de vue de l’architecture, il est possible d’utiliser un seul HeimSmall S1 indépendant, ou bien un nombre illimité connectés avec ou sans fil afin de bâtir un nouveau type d’architecture distribuée et mobile. Il est aussi possible d’utiliser HeimSmall S1 comme extension d’un système existant, par exemple en modification de dernière minute pour aller chercher des voies supplémentaires pour compléter un plan de mesure. DES GAINS RÉELS DANS LES ACTIVITÉS D’INSTRUMENTATION, DE TEST ET DE CERTIFICATION Cette stratégie n’est pas anodine. Il a fallu capitaliser sur des décennies d’expérience dans l’innovation et le développement de systèmes d’instrumentation, imaginer de nouvelles solutions et de nouveaux usages avec les acteurs de l’instrumentation, penser les systèmes et les architectures d’une manière nouvelle, développer une nouvelle approche modulaire de l’électronique 3D, rechercher les meilleures technologies basse consommation, et sans fil du monde de l’IoT et les adapter à l’environnement de l’instrumentation pour les essais et la mesure. Nos études et nos tests réalisés dans les laboratoires et le Paris Training Center de Safran Data Systems (aux Ulis, dans l’Essonne), ainsi que dans des environnements réels, démontrent que cette nouvelle approche de la conception et de l’utilisation (unité d’acquisition de données au plus près du capteur, pas de modification des structures, réaction immédiate, dépannage en direct, auto-configuration, plug and play, reconfiguration rapide...) génère de réels gains dans les activités d’instrumentation, de test et de certification. Le concept global HeimSmall S1 a d’ailleurs fait l’objet d’un brevet ● Ghislain Guerrero et Adrien Fustier (Safran Data Systems) MÉTHODE Mesure de champs de déplacements 3D par corrélation d’images numériques Cet article met en avant l’utilisation de la corrélation d’images numériques (« DIC ou Digital Image Correlation ») dans le but de caractériser le comportement mécanique des matériaux et des structures, à travers le logiciel Simcenter Testlab de Siemens. Le développement rapide de la technologie des caméras numériques en combinaison avec la corrélation d’images numériques (DIC) offre un changement radical dans le domaine de la caractérisation du comportement mécanique des matériaux et des structures sous charge. Grâce à cette technique, il est désormais possible d’extraire la géométrie 3D et les champs de déplacement, de déformation et d’accélération sous n’importe quel chargement et pour presque tous les types de matériaux, avec une instrumentation réduite. Le logiciel Simcenter Testlab de Siemens Digital Industries Software permet l’acquisition et l’analyse d’images lors d’essais structurels pour identifier et caractériser le comportement mécanique des matériaux et des structures sous charge. La technique repose simplement sur des images numériques capturées par des caméras, aucun instrument supplémentaire n’est nécessaire pendant la mesure, à l’exception d’une source de lumière suffisante pour assurer une bonne visibilité de l’objet. Une fois la configuration calibrée, l’algorithme DIC compare toutes les images avec une image de référence et extrait les informations de forme et de déplacement dans la zone d’intérêt sur des milliers ESSAIS & SIMULATIONS • N°148 • Février - Mars - Avril 2022 I35